Evaluation of the compatibility between aluminum tank material and ammonium nitrate under fire conditions

Som en del av oppfølgningen til eksplosjonsulykken i en mobil produksjonsenhet for eksplosiver (MEMU) i Drevja i Nordland 17. desember 2013 har det blitt uttrykt bekymring for kompatibiliteten mellom den type aluminiumlegering som brukes i transporttanker og porøs prillet ammoniumnitrat (ANPP) ved brann. For å undersøke dette ble det i denne studien tatt i bruk metoder som termisk analyse (differential scanning calorimetry (DSC)) samt ulike brannforsøk med aluminium og ANPP. Brannforsøkene ble utført slik at det var mulig å opprettholde en høy temperatur gjennom hele forsøket, selv etter tilsetning av ANPP. Ingen av forsøkene indikerte noen alvorlig inkompatibilitet mellom smeltet aluminium og ANPP. I stedet ble en relativt kontrollert og velkjent dekomponering av ammoniumnitrat, resulterende i blant annet synlige hvite vanndamper, observert i alle forsøkene. Dette korrelerer også godt med lignende publiserte forsøk, som konkluderer med at den hurtige dannelsen av aluminiumoksid på metallets overflate forhindrer videre reaksjoner mellom aluminium og ammoniumnitrat (AN). På grunnlag av dette antar vi derfor at bruken av aluminium som tankmateriale i transport av AN ikke øker den allerede tilstedeværende risikoen for eksplosjon i AN ved brann hvis man ser på kompatibilitet mellom metallet og AN alene. Termolysen av AN er spesielt avhengig av temperatur og trykk, noe som disse forsøkene også peker på, og er nettopp derfor av avgjørende betydning for eksplosjonsrisikoen i AN ved brann. På visse tidspunkter i forsøkene kunne man se en endring i dekomponeringen av AN, som førte til tydelige flammer og dannelsen av karakteristiske oransjebrune gasser som er typisk for dannelsen av nitrogendioksid. Dette ble især observert da smeltet AN sprøytet ut på varme ståloverflater under forsøkene. Nitrøse dekomponeringsprodukter som nitrogenmonoksid og nitrogendioksid dannes ved høye temperatur og høyt trykk og er kjent for å ha en sensitiverende effekt på AN alene, men kan også, hvis de forblir ved høye nok temperaturer og/eller trykk, reagere videre via meget eksoterme og potensielt eksplosive reaksjoner. Hvilken effekt dannelsen av nitrøse gassene har på AN under brann, gjenstår å bli undersøkt i detalj. Mer metodiske forsøk og analytisk monitorering vil i større grad kunne belyse om disse spiller en avgjørende rolle i eksplosjoner i AN som resultat av brann.